[发明专利]一种在复杂环境下判断物体燃烧区域的方法

说明书

技术领域

本发明属于火灾探测技术领域，尤其涉及一种在复杂环境下判断物体燃烧区域的方法。

背景技术

火灾是破坏性非常大的灾害之一，在全球范围内，每年发生的火灾都会对经济、社会、环境等造成非常大的影响。当背景环境比较复杂时，火势的变化会比较不规律，燃烧呈现出立体多层次的特点，火势难以控制，给扑救造成一定的困难，因此，会带来更严重的损失和风险。

目前，大部分场所采用的是传感器探测，例如感温型、感烟型、感光型及复合型的传感器。这些传感器在火灾监测中应用非常普遍，但并没有完全解决传统监测手段较偏向于室内小空间的问题，和在与室内环境截然不同的大空间或大面积场所下监测不足的问题。

随着图像处理技术和计算机科学的不断发展，使基于图像处理的火灾识别监测技术迎来了迅猛成长的阶段。这种技术以计算机为核心，将机器学习中的模式识别方法与数字化图像处理技术相结合。一般在监控地段会设置摄像头，实时捕捉的数宇图像，送入计算机进行分析和判别，分析判别火灾的图像特征，可以有效避免外界环境对识别的干扰。由于图像信息的传播以光作为传播载体，相比于传统方法，图像检测可以更加迅速的对火情进行预报。区别于传感器基于信号的原理，图像蕴含丰富的信息，在表达上更加直观。此外，用于进行图像检测的原件，像敏元件隐藏在镜头下，并不与外界环境直接接触，就保证了这种方法既能够在室内环境中使用，也能够在室外环境中使用。

火在图像上表现出来的特征，包括火形状面积的改变、灰度值的改变和尖角数的改变等。如果可以将这些特征准确提取出来，就可以通过它们来识别火灾。在背景复杂的环境中，想要提取到想要的特征非常困难，且不同数据集对应不同特征，一个数据集训练的模型用在另一个数据集上往往识别率较低，适应性较差。因此，一套完整的火灾监测系统包括图像采集装置、图像处理装置和载体。

中国专利CN201885804U和中国专利CN201844880U属于红外波段的火灾探测技术，他们采用了双波长红外光来探测火焰，双波长分别为4.3微米和5.0微米，该系统分别配有对应波长的传感器，中国专利CN201867924U在其前者的基础上，外加了3.8微米波长红外传感器来提高火焰的探测精度；中国专利CN202195883U和中国专利CN201191222属于紫外波段的火灾探测技术，系统通过处理采集到的紫外辐射信号来判断是否存在火焰；中国专利CN202306757U属于多波段复合型检测技术，分别采用彩色摄像机和近红外摄像机来捕获监控现场的彩色视频图像和近红外视频图像来判定火焰的有无；相对于可见光波段传感器，由于红外和紫外传感器通常价格昂贵，因而限制了其推广使用。

中国专利CN102163361A提供了一种基于前景累积图像的图像型火灾探测方法，建立了前景累积图像，并用于火焰图像的实时探测，通过计算机对由监控摄像机得到的视频图像提取前景累积图像，对图像进行分块，统计每个图像块中各个像素在前景累积图像中的亮度值，根据预先设定好的灵敏度进行判别。此方法虽然计算量低，实时性也很好，但其仅依靠前景累积图的亮度值进行判断火灾，对于亮度较高的抖动物体，存在着一定的误报。

中国专利CN101106727采用彩色CCD摄像系统，采用了图像差分法，利用统计得到的火焰颜色模板，并结合火灾跳跃、闪烁、不稳定的特点进行火焰判定；中国专利CN101493980公开了一种基于多特征融合的视频火焰探测方法，此方法基于混合高斯模型的技术来检测运动目标，并结合火焰的颜色特征、运动特征及火焰区域的闪动特征进行建模，依据运动、颜色、闪动的识别顺序逐步进行火焰探测，以上两个专利由于其判据简单，对于类似火焰颜色的物体，做一定频率的抖动，可能产生误报。

以上提到的图像火焰探测系统，均采用了成本比较昂贵的专业CCD摄像头，而21世纪初全球CMOS图像传感器市场将在PC摄像机、移动通信市场、数码相机、摄像机市场等领域获得大幅度增长，当前，将开始以CMOS传感器为主流，针对CMOS传感器的视频火焰探测技术也很少见的。

发明内容

本发明的目的在于提供自主深度学习，燃烧区域判断全面的一种在复杂环境下判断物体燃烧区域的方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种在复杂环境下判断物体燃烧区域的方法，包含如下步骤：

(1)图像预处理：